DOI:10.1016/j.polymer.2020.122644
研究了稱為納米纖維串型多晶結構（NFSKs）的分層結構，作為修飾或功能化電紡納米纖維的手段。將天然和合成聚合物共混到電紡纖維NFSK主干中，為設計具有精細調節的機械和生物學特性的材料提供了機會。然而，尚不清楚這些混合組成將如何影響均聚物和共聚物串晶的形成。以聚己內酯（PCL）和明膠共混纖維為原料，與PCL均聚物和PCL嵌段聚丙烯酸（PCL-b-PAA）嵌段共聚物串晶成功形成了NFSKs。共混纖維表面的晶體呈模板化生長，但是具有高度不規則的串晶取向和周期性，這歸因于共混物的大纖維直徑。然后將乙酸摻入到纖維中，結果表明，乙酸可以改善PCL和明膠之間的相混合，從而導致電紡纖維直徑更小，NFSK形態更規則且具有周期性。該研究進一步證實了串晶結構形成中尺寸依耐性的軟外延機制，電紡納米纖維直徑導致纖維中的取向PCL鏈和隨后串晶聚合物的取向。這些具有多組分串晶的NFSKs有望成為生物礦化和細胞工程用途的多功能支架。
圖1：用可結晶聚合物（藍色）和無定形聚合物（紅色）的（a）均聚物和（b）嵌段共聚物形成的NFSKs。
圖2：電紡纖維的SEM圖像及其直徑分布直方圖。a）PCL均聚物纖維，b）明膠均聚物纖維，c）PCL-Gel共混纖維。
圖3：帶有PCL串的NFSKs的SEM圖像。a，b）PCL纖維和PCL串，c，d）PCL-凝膠共混纖維和PCL串。b和d分別是a和c的高倍放大圖像。紅色箭頭表示垂直串的代表性區域，藍色箭頭指向具有多個串取向的纖維區域。
圖4：帶有PCL-b-PAA串的NFSKs的SEM圖像。a，b）PCL纖維和PCL-b-PAA串，c，d）PCL-Gel共混纖維和PCL-b-PAA串。b和d分別是a和c的高倍放大圖像。紅色箭頭表示垂直串的代表性區域。
圖5：含和不含AcOH的PCL-Gel共混纖維之間的形態比較：a）含AcOH的PCL-Gel共混纖維的SEM；b）含和不含AcOH的纖維的纖維直徑分布直方圖。不含AcOH（c）和含AcOH（d）的PCL-凝膠共混纖維的TEM圖像。黃色圓圈突出顯示了不含AcOH的纖維中伸長的相分離域。
圖6：PCL和PCL-Gel共混納米纖維的熱和結構表征。a）DSC熱分析圖顯示了均聚物和共混纖維的首次加熱。b）定向PCL-Gel纖維的2D WAXD圖案，c）定向PCL-Gel-AcOH纖維的2D WAXD圖案。對于b和c中的2D WAXD圖案，箭頭指示纖維對齊的方向。
圖7：使用PCL-Gel-AcOH纖維作為帶有a，b）PCL串和c，d）PCL-b-PAA串的NFSKs的SEM圖像。b和d分別是a和c的高倍放大圖像。
圖8：直徑和串鏈排列如何影響串取向的示意圖。a）對于小直徑的纖維，相對于纖維c軸的更大鏈取向會導致串晶體的軟外延生長成正交取向。b）直徑較大的纖維在聚合物鏈和纖維c軸之間的取向度較高，從而導致串具有多個片層取向。
